NASA’s Perseverance rover has produced pure oxygen on Mars

화성에서 산소를 만들어내는 로봇

NASA는 탐사 로봇에 실험 장비 목시(MOXIE)를 탑재하여 화성으로 보냈다. 이번 시연은 붉은 행성인 화성에서 이산화탄소를 산소로 바꾸는 것이 가능함을 시사한다.

미 항공우주국(NASA) 퍼시비어런스(Perseverance) 탐사 로봇이 화성에서 산소를 성공적으로 생산했다. 퍼시비어런스에 탑재된 MOXIE(Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment)의 성공적 시연으로 미래의 우주 비행사들은 지속가능한 우주 기지 건설 토대를 마련할 수 있을 전망이다.

MOXIE는 무엇이고 어떻게 작동하는가? MOXIE는 ‘화성 산소 현장 자원 활용 실험(Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment)’의 약자로, 고체산화물 전기분해(Solid Oxide Electrolysis)라는 과정을 통해 이산화탄소를 산소로 전환할 수 있는 토스터 크기의 장치이다. 화성의 공기는 필터를 통해 MOXIE로 유입되고, 기계식 펌프가 이를 지구와 같은 설정으로 압축해서, 이산화탄소를 전기분해 시스템으로 전달한다. 이 과정에서 이산화탄소는 약 800°C까지 온도가 상승한다(MOXIE는 열에 강한 니켈 합금 부품과 내부에 열을 가두는 경량 에어로겔 덕분에 이 온도를 견딜 수 있음). 가스는 산소와 일산화탄소로 나뉘고, MOXIE는 산소를 다른 곳으로 분리하며, 여기서 산소 이온은 재결합한다. 일산화탄소가 방출되면 산소만 남는다.

테스트는 어떻게 진행되는가? 이번 테스트로 한 시간에 약 5.4그램의 산소가 생성되었다. 이는 한 사람이 10분 정도 호흡할 수 있는 양이다. 예비 조사 결과, 생성 가스는 거의 100% 순수 산소인 것으로 나타났다. MOXIE는 시간 당 약 12그램의 산소를 생산하도록 설계되었다. (큰 나무 한 그루가 생산하는 양과 비슷함)

무엇이 그렇게 대단한가? 산소는 미래의 우주비행사들이 호흡하고 생활하는데 필수 요소지만, 중요한 로켓 연료 성분이기도 하다. 만약 화성에서 네 명의 우주비행사를 태우고 출발하려면, 약 25톤의 산소가 필요하다. 화성의 대기는 이산화탄소 비율이 95-96%에 이르기 때문에, 산소를 생성할 수 있는 잠재적 자원이 풍부하다. 우리는 산소를 만들기 위해 적절한 기술이 필요할 뿐이다. MOXIE가 이 요구를 충족시키기는 어렵겠지만, 앞으로 더 큰 산소 교환 장치를 개발할 기반이 될 것으로 보인다.

다음 순서는 무엇인가? 앞으로 2년 동안 최소 9번의 테스트가 추가 실시될 예정이다. 실험은 3단계로 나뉜다. 현재 실행 중인 1단계에서는 MOXIE가 실제로 잘 작동하는지 검증할 계획이다. 2단계는 화성에서 대기 조건, 시간, 계절을 달리하여 이 과정을 실행한다. 3단계는 MOXIE가 극한의 상황에서 어떻게 작동하는지 관찰한다.

한편, 퍼시비어런스는 흥미로운 작업을 계속 진행 중이다. 인제뉴어티(Ingenuity) 소형 헬리콥터는 목요일 두 번째 비행을 완료했으며, 앞으로 최소 세 번 더 비행할 예정이다. 이후 인제뉴어티는 외계 생명체를 찾기 위해 샘플을 탐색하고, 언젠가 지구로 귀환할 때까지 보관을 담당한다. 

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